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大尺寸钢结构桁架型屋架吊装 E r e c t i o n o f L a r g e S t e e l T r u s s R o o f S t r u c t u r e 王晓字于科张书强 中国建筑第八工程局有限公司西北分公司 西安 7 1 0 0 7 5 摘要 以内蒙古 自治 区鄂尔多斯市； 隹格尔旗大路新区文化艺术 中心工程 为例 ，阐述 了典型 的大跨度钢结构 吊装技术。 主要包括大型钢结构桁架的结构特点、原材料的进场方式、进场后安装的准备措施、安装平台的搭设、构件的组装 及焊接、 吊装机械 的选择以及吊点 的确定。 关键词结构工程 钢结构桁架型屋架 现场拼装 焊接 吊装 中图分类号 T U 7 5 6 ． 4 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 3 0 3 0 2 0 8 0 3 1 工程概况 内蒙古 自治区鄂尔多斯市准格尔旗大路新区文化艺 术 中心工程 ，主舞台钢屋 架采 用钢桁架型 ，轴线尺寸长 3 2 ． 5 r n，高3 ． 5 - 4 ．0 m，单榀重约2 0 - 2 5 t ，共计7 榀。由于 钢屋架 的截面和长度尺寸较大 ，不但难 以在工厂分段制成 后长途运输 ，还可能由于在长途运输过程中造成屋架整体 或局部 的变形 ，从而影响工程 的质量和进度 ，因此决定采 用整体设计 、散件制作、散件运输 、现场拼装的方法进行 施 工 2 构件制作及现场拼装 a首先根据图纸在工厂 内将每榀钢屋架构件按上 弦、下弦、腹杆分别放样、编号、制作、打包运至现场。 b钢桁架散件进场后 ，要在专门搭设的安装平台 上进行拼装。拼装平台按照桁 架尺寸 ，可采用现浇混凝 土、预制混凝土板以及热轧H型钢进行搭 设，经抄平后方 可进行构件安装。 C本工程根据钢屋架的分布位置及现场情况设置4 个拼装平台，每个拼装平台尺寸为3 5 m1 5 m，每个拼装 平台设置2 个拼装胎架。拼装平台部位的地面要进行硬化处 理并找平 ，然后在地面上铺设多排H型钢组成 的钢屋架拼 装平台 ，在拼装平 台上组装 由H 型钢焊成 的拼装胎架 ，拼 装胎架的截面经计算采用H w 2 0 0 mm X 2 0 0 mm8 mm 1 2 mm热轧H 型钢 ，拼装胎架见图1 。 d每个拼装平台设置6 组拼装胎架 ，胎架 的位置及 胎架相关尺寸、胎架 的距离、斜撑以不与钢屋架腹杆干涉 作者简介 王晓宇 1 9 8 7 一 ，男，本科 ，助理工程师。 通讯地 址 内蒙古 自治 区准格 尔旗 犬路 新 区文化 艺术 中心 O l 7 1 0 0。 收稿 日期 2 0 1 2 1 2 - 0 5 2 0 8 1 建 筑 施 工第 3 5 卷第 3 期 拼装胎架 为原则。胎架在钢屋架跨中设置2 组并以此为基点向外每间 隔1 个节间设置1 组 ，共计6 组。 e待拼装胎架就位后 ，即可进行钢屋架 的拼装工 作。钢屋架拼装顺序 下弦定位一 下弦对接一上弦定位一 腹杆定位一焊接。在拼装过程中，钢屋架用揽风绳及型钢 斜撑进行临时固定和拼装调整 图2 。 图2 钢屋架拼装 f 定位 首先用水； 隹仪检查拼装平台的平整度 ，因 钢屋架组装要求预起拱6 5 mm，可在平台上加焊垫铁或型 钢并在胎架上划 出屋架上、下弦的高度控制线，以便保证 精确起拱。屋架的长度方向按每个节点预放2 mm的焊接收 缩余量来控制，高度方向不放收缩余量。 钢屋架下弦定位时应先在平 台上弹 出轮廓线 ，将钢 屋架下弦按轮廓线进行定位 ，定位后为防止其移动 ，在平 台上焊接定位钢板对其进行临时固定。钢屋架上弦定位用 麓 ， 一 嘲 王晓字于科张书强大尺寸钢结构桁架型屋架吊装 -- 全站仪将下弦中心线投射到拼装胎架上，并以此作为钢屋 架上弦的定位依据。腹杆根据上弦及下弦的节点板进行定 位，通过腹杆 的定位对钢屋架上、下弦定位进行复验。 g 预拼 装。钢 屋架预拼 装在胎 架上进行 立体 拼 装 ，根据平 台及胎架上 的构件放线位置，分别将上、下弦 杆和斜、直腹杆等构件 吊至拼装平 台和胎架上 ，弦杆腹杆 的装配偏差控制在3 mm内， 按弦杆分段待所有弦杆、腹杆 装配并检查尺寸后 ，进行焊接。为减少高空焊接工作量 ， 可在平台上先进行构件 的对接焊接 ，然后再将其 吊至胎架 上进行拼装。由于钢屋架的上弦距平台最／ J ＼ E 离为3 ． 5 m， 拼装时可采用爬梯或活动脚手架。 3 构件焊接 在大型钢结构屋架施工中 ，焊接质量是工程质量的决 定性 因素 ，如何消除焊接应力，控制焊接变形 ，是保证工 程质量的关键。针对大型钢结构屋架焊接变形问题 ，我们 在施工前分析影响变形 的主要 因素并预见变形的方向，制 定了预防、校正变形、释放焊接应力的措施。 准格尔旗大路新区文化艺术 中心工程装配焊接时，采 取从中问向两端对称进行，以减少结构的变形。 钢桁架建议采用加载法释放焊接应力 ，以达到松弛应 力的目的，由于焊接前先将所焊钢材进行拉伸 ，焊接完毕 后钢材恢复是抵消焊接应力产生的影响 ，并且能够 有一定 的伸缩度，提高承载力。焊接过程 中补充使用超声冲击与 锤击的方法，可减少焊接应力和焊接变形的影响。 焊接质量控制，每榀钢屋架整体组焊完成后解除工装 夹具对钢屋架的约束固定 ，使钢屋架在平台或胎架上处于 自由状态，并在此状态下测量钢屋架 的各项控制尺寸。 焊接完毕后，一、二级焊缝由专业技术人员组织探伤。 4 吊装 吊装过程 中的关键因素是吊装机械的选择以及吊点位 置的确定 ，吊点的选择根据计算确定 ，吊装机械 的选择根 据屋架的尺寸，自重 ，起吊高度机械 的性能确定。 4 ． 1 吊车选择 ； 隹格尔旗大路新区文化艺术 中心工程根据 吊装顺序、 建筑物位置 、钢屋架拼装平台位置来确定 吊车的位置，本 次吊装过程中吊车需变化3 次吊装位置 ，根据屋架的自重及 所需吊车的回转半径 ，经过计算及对比，决定采用3 0 0 t 履 带式汽车吊来进行钢屋架的吊装。 以最不利位置的第1 榀钢屋架为例，钢屋架 自 重约2 0 ． 3 t ， 吊具 自重约2 t ，所需吊车回转半径4 5 m，根据3 0 0 t 履带式 汽车吊性能表查得吊车在塔式带超起工况 S WS L下， 主臂6 6 m 副臂4 8 m、回转半径在4 6 m的情况下 ，3 0 0 t 履 带式汽车 吊的额定起重量为2 5 t ，能够满足钢屋架 的吊装 工作 。 4 ． 2 屋架 吊装 4 ． 2 ． 1 吊装前 的准备工作 a 轴线、标高复核 ，无误。 b 拟定专项安全 吊装作业措施 ，并向操作人员安全 交底。 C 进场起重机械应检验合格，并报审 ；组装焊接焊 缝探伤合格 ，焊接工艺评定报告齐全 ；屋架组装检验批， 报验 ，验收合格。 d屋架安装各专业施工完 ，并有隐蔽记录及工序 交接资料。 e起重工认真检查好 吊具 ，如钢丝绳，卡环 ，倒 链等各种 吊具 ；由专业人员指挥吊装。 4 ． 2 ． 2 吊装计算 对于钢屋架的吊装我们拟采用单榀屋架整体 吊装的方 案 ，因钢屋架自身长度达到3 2 ． 7 8 m，高度达． 11 4 ． 2 8 m，吊 装 时无论屋架在平面 内还是平面外均须采取措施来完成 吊装 ，具体来讲 ，在钢屋架平面 内我们采用扁担梁进行吊 装 ，在 钢屋架平面外采用钢管及钢丝绳穿成 鱼腹式进行 绑扎。 对于钢屋架在吊装时无论平面内还是平面外采取措施 选用的扁担梁、钢管、钢丝绳等受力构件 ，均须通过计算 来确定 ，为了精确计算各构件的受力情况，我们采用3 D 3 S 有限元计算软件来模拟吊装过程中所有构件的受力情况， 并根据其所受 内力来选择扁担梁、钢管、钢丝绳等吊具截 面 ，经验算，现有配置均能满足吊装要求。 4 ． 2 _ 3 吊点选择 为了降低屋架的绑扎高度和减少吊索对屋架的横 向压 力 ，我们采取在屋架及吊索间增加扁担梁的措施来完成 ， 屋架的吊点及扁担梁的位置见吊点位置示意图 图3。 、 ， ， 图3 吊点位置 ～』 4 ． 2 ． 4屋架平面外稳定措施 钢屋架采用角钢、槽钢等型钢制作 ，结构体 系为平 面桁架结构 ，该结构在平面外 的稳定性较差 ，在 吊装过 程 中须采取有效措施防止其变形 ，在钢屋架平面外我们 采用钢管及钢丝绳穿咸鱼腹式进行绑扎，以确保钢屋架在 吊装过程中平面外的稳定 ，绑扎方法见鱼腹式绑扎示意图 图4 。 下转第2 1 3 页 2 0 1 3 3 B u i l d in g c 。 n s t z u c t i 。 n i 2 0 9 颜克明 位于 心 城区的工业厂房建设实践与探讨 能配置任一色彩 ，清楚区分人流通道、物流通道、操作区 域 ，方便生产安全、高效管理 ；与建筑物同等使用寿命 ， 无需经常翻新更换 ，减少后期维护费用。 3 ． 2 ．4 屋 面 绿化 采用辛氏模块化多功能屋顶绿化装置 ，其优点为 架 空形式安装，植物根系不接触屋面 ，保证屋面长期使用安 全 ；节水效果明显，能最大限度蓄积雨水 ，相比普通绿化 减少8 0 ％人工浇灌需求 ，最大程度节约水资源 ；采用每平 方米相对密度低于7 O k g 的轻质营养土 ，具有抗风力强、无 异味、不生虫、后期养护成本较低的优点。 4 结语 工程 自2 0 1 1 年s , q3 0日竣工试生产 以来 ，工程结构安 全 ，装修精致美观 ，立面雄伟 ，设备运行正常，屋面及地 下室无渗漏，满足卷烟生产要求。本工程施工获得2 0 1 1 年 度上海市安装工程 “ 申安杯 ”奖、2 0 1 O 年度上海市优质结 构、2 0 1 1 年度上海市优质工程 “ 白玉兰”奖、2 0 1 2 年度国 家 “ 鲁班奖”。 本工程 中采取了大量的新技术、新材料 ，解决了中心 城区工业厂房建设的一系列问题。建筑与周边环境协调 ， 景观与居 民共享 ，废气、噪音排放完全达到环保要求 ，得 到业主、当地政府及行业协会的一致好评 ，成为市 中心工 业厂房建设的典范。 相信随着低碳 、绿 色、环保理念和技术 的逐步应用 发展 ，工业产能系统将不断更新换代 ，在中心城区建设绿 色工业 ，居 民生活可与生产和谐共处 ，解决工业区不宜生 活、生活区不宜生产的矛盾，实现就近择业 ，将成为一种 更和谐、低碳的社会发展模式。 【 1 ] 陈庄， 刘永梅， 崔贯 勋， 等． 一种面向卷烟生产线的优化调度策略 [ J 1 ． 计 算机 集成制造 系统，2 0 0 4 7 8 0 1 - 8 0 7 ． [ 2 ]2 黄琪． 上海近代工业建筑保护和再利用[ D] ． 上海 同济大学， 2 0 0 8 ． 上接 第2 0 9 页 图4 鱼腹式绑扎 试 吊时重 点观察 钢屋 架平面外的稳定性 ，如腹杆 出 现平面外弯曲时可在钢屋架腹杆两侧再绑 扎几道杉木杆 ， 作为临时加固措施 ，加强方式见图5 。 图5 杉木加 固绑扎 4 ． 2 ． 5 屋 架吊装 a 在屋架正式吊装前 ，先进行若干次试 吊，如检查 后没有超标和异常的不良情况出现，完成试 吊。 b 试 吊程序完成后 ，即可进行第一榀钢屋架的正 式吊装。吊装前在钢屋架上固定供安装人员系安全带的生 命线 ，屋架两端绑上溜绳，以方便就位。在钢屋架 吊至支 座上方后，在两端支座处各派1 名安装人员专职观查支座螺 栓孔与锚栓间的情况，防止锚栓损坏。 在钢屋架 吊装就位不松吊车的情况下 ，用激光经纬仪 或全站仪找准钢屋架的中心线及标高，检查屋架跨中的垂 直度、屋架侧向弯曲矢高是否满足允许偏差要求，如不满 足要求，则将其调整至允许偏差范围，然后将支座锚栓的 双螺母紧固到位。 此时依然不松吊车，进行第一榀钢屋架与卜H 轴之间的 檩条、上下弦水平支撑等次结构的安装。由安装人员沿一 端爬上钢屋架 ，将安全带 固定在生命线上 ，利用塔 吊将次 结构起吊至安装位置上方约1 m时，停止提升并缓慢下降 ， 同时用溜绳使之缓慢靠近安装位置，待次结构就位后两端 操作人员同时安装螺栓紧固，后续焊工跟上进行焊接。待 上、下弦水平支撑及跨中6 排 的檩条安装上去后，进行平面 外钢丝绳 的拆 除工作 ，待平面外钢丝绳拆除完毕后 ，吊车 方可松钩 ，此时次结构安装人员应继续安装、焊接。下一 榀屋架的吊装方法同上，依此类推 ，直至屋架 吊装完成。 5 结语 钢结构正 以其优越 的性 能被越来越 多地 应用 ，虽然 目前钢结构主要应用于工业厂房、体育场以及海洋石油平 台，但在 民用住宅中的使用推广 ，还需要从建筑功能、受 力性能、经济性能、施工可行性 以及必要性等方面综合考 虑 ，需要广大研究、设计 、施工单位共同研究、开发 ，创 造 出更加新颖、科学、适合使用的技术。 [ 1 ] 王志骞．钢结构设计原理[ M】 ． 西安 西安交通大学出版社， 2 0 0 9 ． [ 2 】 徐伟． 现代钢结构工程施工[ M] ． 北京 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 6 ． 【 3 】 张伯熙．钢结构工程施工技术措施【 M】 ． 北京 经济科学出版社， 2 0 0 5 [ 4 ] 陈建平． 钢结构工程施工质量控制[M】 ． 上海 同济大学出版社， 1 9 9 9 ． 2 o 1 3 3 B u i l d i n g c 。 n s t r u c t i 。 n f 2 1 3